[发明专利]细胞外囊泡聚糖的磁性分析

说明书

描述了分析细胞外囊泡聚糖的装置和方法。根据实施方式，微流体装置包括：入口部分，其被配置为接收流体样本；混合部分，其流体联接至所述入口部分并且被配置为促进所述流体样本与磁性纳米粒子之间的混合，所述磁性纳米粒子被功能化以与细胞外囊泡结合并聚集成所述流体样本中的囊泡聚糖；磁分离部分，其流体联接至所述混合部分并且被配置为从所述流体样本分离磁性纳米粒子簇；以及磁传感器，其被配置为在所述流体样本已经通过所述磁分离部分之后测量所述流体样本的磁性质。所述磁性纳米粒子可以被配置为：当与携带目标聚糖的细胞外囊泡结合后，在存在相应凝集素的情况下聚集。在特定实施方式中，磁性粒子包括涂覆有聚多巴胺的磁性多核。

技术领域

本公开涉及细胞外囊泡聚糖(extracellular vesicle glycans)的分析，具体地，涉及用于分析细胞外囊泡聚糖的微流体装置和磁性纳米粒子。

背景技术

细胞外囊泡(EV)最近已成为一类有吸引力的循环生物标志物。这些纳米级膜结合囊泡几乎存在于所有体液中，由细胞主动分泌到循环中。作为细胞间通讯的鲁棒的信使，EV拥有丰富的分子含量，包括核酸、蛋白质、脂质以及多种聚糖——发现的游离或结合到蛋白质和脂质上的碳水化合物修饰。聚糖具有组成和结构的多样性；根据糖的类型及其组织化结合，多种聚糖组合是可能的，从而导致不同的生物物理性质和功能。在细胞中，这种聚糖多样性调节涉及蛋白质折叠、细胞识别、分化和增殖的许多过程。在囊泡中，最近的研究表明，EV聚糖介导了囊泡的生物发生、细胞间识别和通讯，以及疾病进展和转移。EV聚糖的灵敏和多路分析不仅可以允许更好地理解EV机制，还可以转化为新的疾病诊断和治疗应用。

尽管有这样的潜力，但对EV聚糖的研究明显落后于囊泡中发现的蛋白质和核酸的研究。与细胞研究一样，这种滞后主要是由于缺乏合适的分析技术。常规化验使用质谱法进行碳水化合物结构分析。虽然该方法能够实现全面测量，但它需要大量的处理(例如，EV隔离、样本裂解、酶消化和还原)、大量样本以及先进的仪器和数据分析，以使该化验适用于EV特异性聚糖分析。相比之下，凝集素微阵列提供了一种简化的替代方案。该方法依赖于称为凝集素的碳水化合物结合蛋白；在将凝集素固载到传感器芯片上后，在测量结合信号之前施加并清洗经荧光标记的EV。然而，对于特定EV的测量，该化验不仅需要纯化的EV制备，而且灵敏度有限。由于凝集素和聚糖的弱相互作用(解离常数，K_d＝10^-3–10^-6M)，这种固相固载进一步限制了该化验在稀有和复杂标本中检测罕见靶标方面的性能。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种用于分析细胞外囊泡聚糖的微流体装置。所述微流体装置包括：入口部分，所述入口部分被配置为接收流体样本；混合部分，所述混合部分流体联接至所述入口部分并且被配置为促进所述流体样本与磁性纳米粒子之间的混合，所述磁性纳米粒子被功能化以与细胞外囊泡结合并聚集成所述流体样本中的囊泡聚糖；磁分离部分，所述磁分离部分流体联接至所述混合部分并且被配置为从所述流体样本分离磁性纳米粒子簇；以及磁传感器，所述磁传感器被配置为在所述流体样本已经通过所述磁分离部分之后测量所述流体样本的磁性质。

在实施方式中，所述磁传感器是巨磁阻传感器。

在实施方式中，所述混合部分包括微柱阵列。

在实施方式中，所述磁分离部分包括覆盖有磁分离条带的蛇形通道。

在实施方式中，所述微流体装置包括被功能化以结合至所述入口部分中提供的所述流体样本中的细胞外囊泡的所述磁性纳米粒子。

在实施方式中，所述微流体装置包括凝集素，所述凝集素被选择为与所述流体样本中的目标细胞外囊泡聚糖结合。

根据本公开的第二方面，提供了一种用于分析流体样本中的细胞外囊泡聚糖的系统。所述系统包括多个微流体装置，其中，在所述多个微流体装置的相应入口部分中提供了不同的凝集素，以与所述流体样本中不同的相应目标细胞外囊泡聚糖结合。